CN202142646U

CN202142646U - 电磁晶体微带天线

Info

Publication number: CN202142646U
Application number: CN201120043138U
Authority: CN
Inventors: 张厚; 殷雄; 李圭源; 徐海洋; 舒楠
Original assignee: MISSILE COLLEGE OF CHINESE PLA AIR FORCE ENGINEERING UNIVERSITY
Current assignee: MISSILE COLLEGE OF CHINESE PLA AIR FORCE ENGINEERING UNIVERSITY
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2021-02-22

Abstract

本实用新型公开了一种电磁晶体微带天线。一种电磁晶体微带天线：包括介质板(1)、金属辐射体(2)、馈电传输线(3)、接地面(7)、导带刻蚀型电磁晶体(4)和椭圆哑铃型缺陷地结构(8)，其特征在于介质板(1)的两面分别敷不同形状的金属薄层，一面为带有槽缝的辐射体(2)和馈电传输线(3)，另一面为接地面(7)，金属辐射体(2)形状为矩形，带有两个导带刻蚀型电磁晶体单元的馈电传输线(3)直接嵌入矩形块的内部，金属辐射体(2)与馈线相接处左右各开有一条槽缝(5)。整个天线通过同轴接头馈电，同轴接头与馈电传输线通过连接点(6)连接；本实用新型结构简单，可用于机载雷达、无线通信和微波成像中。

Description

电磁晶体微带天线

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，具体地说是一种新型电磁晶体微带天线。

背景技术

随着现代通信技术的迅速发展，微带有源天线因其具有小型化、高增益、结构紧凑等显著优点日益受到人们的关注，相应的研究也日新月异地发展起来。然而，由于天线与有源器件集成在一起，有源器件的非线性容易引发天线产生有害的高次谐波辐射，致使系统的抗干扰性和稳定性下降。而天线在一个通信系统中，扮演着很重要的角色，因此，通过对天线的设计与研究，使其在正常工作的同时保持良好的宽带谐波抑制能力，已成为未来通信的关键技术之一，必将随着通信技术革新的潮流获得巨大发展。

电磁晶体具有带阻特性以及结构简单、制作容易、插损小等优点，将其用于有源微带天线系统中则可以显著地抑制高次谐波引起的伪辐射，提高系统性能，并且电磁晶体结构可以直接集成在天线上而不会增大天线的面积，正符合通讯产品未来发展的方向。而现有技术的有源微带天线很少采用电磁晶体结构。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术中的不足，提供一种结构和馈电简单的电磁晶体平面微带天线。

一种电磁晶体微带天线，包括介质板，金属辐射体，馈电传输线，接地面，导带刻蚀型电磁晶体和椭圆哑铃型缺陷地结构，其中介质板的两面分别敷不同形状的金属薄层，一面为带有槽缝的辐射体和馈电传输线，另一面为接地面。

上述电磁晶体微带天线结构，其中接地面上刻蚀有一组单元的椭圆哑铃型缺陷地结构，该椭圆哑铃型缺陷地结构与正上方分布的导带刻蚀型电磁晶体组合成一个双面电磁晶体结构。

上述电磁晶体微带天线结构，其中辐射体形状为矩形，带有两个导带刻蚀型电磁晶体单元的馈电传输线直接嵌入矩形块的内部，辐射体与馈线相接处左右各开有一条槽缝，以实现与天线的阻抗匹配。

与现有技术比较本实用新型具有如下优点：

1.天线采用矩形贴片为辐射体，通过嵌入式馈电方式进行馈电；在馈线结构上加入两个单元的双面电磁晶体结构，使得天线结构更为简单。

2.在实现馈电滤波功能，保证天线在基本谐振频点上正常工作而同时抑制其他频点上的谐波辐射或表面波辐射，使得天线与有源电路兼容，为有源微带天线的设计提供一条新的途径。

附图说明

图1是本实用新型正面部分结构图；

图2是本实用新型背面部分结构图；

图3是本实用新型正面部分结构尺寸图；

图4是本实用新型背面部分结构尺寸图；

图5是本实用新型的回波损耗S11图；

图6是本实用新型在1.83GHz的方向图。

具体实施方式

参照图1和图2，本实用新型包括介质板1，金属辐射体2，馈电传输线3，接地面7，导带刻蚀型电磁晶体4和椭圆哑铃型缺陷地结构8，其中接地面7上刻蚀有一组2单元的椭圆哑铃型缺陷地结构8，其与正上方分布的导带刻蚀型电磁晶体4组合成一个双面电磁晶体结构。导带刻蚀型电磁晶体4由嵌入馈电传输线上的相隔一定距离的两个矩形块组成。辐射体2与馈线相接处左右各开有一条槽缝5，以实现天线的阻抗匹配。辐射体2的左面为馈电网络，整个天线通过同轴接头馈电，同轴接头与馈电传输线通过连接点6连接；地面7其形状为长方形，大小与介质板面积相同。

参照图3，实用新型的超宽带平面天线由一块长L为0.695λ～0.769λ，宽W为0.536λ～0.592λ的双面敷铜介质板加工而成。介质板的厚度为0.5～1毫米，介电常数为2.3～3.6；板的两面设有特定的金属结构，这些结构通过光刻加工而成。

辐射体2的馈电传输线进行光刻加工，辐射体的长a为0.29λ～0.33λ，宽b为0.29λ～0.33λ，两缝的长度c为0.111λ～0.123λ，缝隙的宽度e均为0.006λ～0.008λ，馈电传输线的宽度m为0.013λ～0.015λ，长度n为0.283λ～0.313λ，馈线的一边距介质板一侧的长度p为0.261λ～0.289λ；导带刻蚀型电磁晶体的相关参数分别为：g＝0.040λ～0.044λ，k＝0.029λ～0.033λ，d1＝0.063λ～0.069λ，d2＝0.079λ～0.087λ；同轴接头的内导体与馈电传输线通过接头7用焊锡焊牢。

参照图4，辐射体的接地面7为一长方形金属面，长L为0.695λ～0.769λ，宽W为0.536λ～0.592λ，确保金属面窄边W边缘的中部位于同轴接头接入点位置，且同轴接头的外导体与金属面用焊锡焊牢。椭圆哑铃型缺陷地结构的相关参数分别为：d2＝0.079λ～0.087λ，d3＝0.083λ～0.091λ，d4＝0.268λ～0.296λ，d5＝0.029λ～0.032λ，链接缝隙宽度s＝0.003λ～0.004λ，椭圆长轴R＝0.024λ～0.026λ，椭圆短轴r＝0.016λ～0.018λ。

参照图5所示，本实用新型工作在1.83GHz～1.86GHz频段，横坐标为频率GHz，纵坐标为回波损耗，由图可见，天线在1.83GHz～1.86GHz频段范围内输入回波损耗小于-15dB，对应的电压驻波比小于1.5，对3GHz～12GHz内的其它高次谐波及表面波模式的抑制非常明显。

参照图6所示，天线的辐射方向图，实线表示E面主极化的辐射，虚线表示E面交叉极化的辐射，另外二组线分别表示H面主极化和交叉极化的辐射。本实用新型在工作频段内的方向性较强，交叉极化抑制效果较好。

通过实测表明，本实用新型具有良好的宽带谐波抑制特性，而天线在基本谐振点上的工作性能与传统的矩形微带天线基本相同，可以用在有源电路与微带天线一体化集成设计的各种场合。对于本领域的专业人员来说，在了解了本实用新型的内容后，都可能在不背离本实用新型技术方案的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种电磁晶体微带天线，包括介质板(1)、金属辐射体(2)、馈电传输线(3)、接地面(7)、导带刻蚀型电磁晶体(4)和椭圆哑铃型缺陷地结构(8)，其特征在于介质板(1)的两面分别敷不同形状的金属薄层，一面为带有槽缝的辐射体(2)和馈电传输线(3)，另一面为接地面(7)。

2.根据权利要求1所述的电磁晶体微带天线，其特征在于接地面(7)上刻蚀有椭圆哑铃型缺陷地结构(8)，该椭圆哑铃型缺陷地结构(8)与正上方分布的导带刻蚀型电磁晶体(4)组合成一个双面电磁晶体结构。

3.根据权利要求1所述的电磁晶体微带天线，其特征在于金属辐射体(2)形状为矩形，带有两个导带刻蚀型电磁晶体单元的馈电传输线(3)直接嵌入矩形块的内部，金属辐射体(2)与馈线相接处左右各开有一条槽缝(5)。

4.根据权利要求2所述的电磁晶体微带天线，其特征在于导带刻蚀型电磁晶体(4)由嵌入馈电传输线上的相隔一定距离的两个矩形块组成。

5.根据权利要求1所述的电磁晶体微带天线，其特征在于整个天线通过同轴接头馈电，同轴接头与馈电传输线通过连接点(6)连接。

6.根据权利要求1所述的电磁晶体微带天线，其特征在于金属辐射体(2)的长a为0.29λ～0.33λ，宽b为0.29λ～0.33λ。

7.根据权利要求1所述的电磁晶体微带天线，其特征在于，接地面(7)为一长方形金属面，长L为0.695λ～0.769λ，宽W为0.536λ～0.592λ。